JPH0898549A - インバータ装置 - Google Patents
インバータ装置Info
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- JPH0898549A JPH0898549A JP6231151A JP23115194A JPH0898549A JP H0898549 A JPH0898549 A JP H0898549A JP 6231151 A JP6231151 A JP 6231151A JP 23115194 A JP23115194 A JP 23115194A JP H0898549 A JPH0898549 A JP H0898549A
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- capacitors
- current
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
Landscapes
- Protection Of Static Devices (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 単相３線式配電線に同一の電気方式でしかも
出力不平衡の問題も解決した状態で連系でき、さらに太
陽電池の直流電源側と商用系統の交流電源側が混触事故
を起こした際にも人的安全性と商用系統電源品質を確保
する。 【構成】 直列で同容量の２つのコンデンサ８ａ，８ｂ
を太陽電池２に並列接続し、２つのコンデンサの両端間
にインバータブリッジ５を接続し、インバータブリッジ
５の２つの出力線と両コンデンサ８ａ，８ｂの中点から
の線を連系リレー６を介して商用系統３の３線に接続す
る。インバータブリッジ５が損傷して交流直流混触が発
生したときに、各コンデンサをバイパスするダイオード
９ａ，９ｂに積極的に短絡電流を流し、電流検出器でそ
の電流を検出し過電流検出部２６で過電流と判定したと
き、ＰＷＭ制御部２３、リレー駆動部２７を制御してイ
ンバータブリッジ５を停止するとともに連系リレー６を
開放する。
出力不平衡の問題も解決した状態で連系でき、さらに太
陽電池の直流電源側と商用系統の交流電源側が混触事故
を起こした際にも人的安全性と商用系統電源品質を確保
する。 【構成】 直列で同容量の２つのコンデンサ８ａ，８ｂ
を太陽電池２に並列接続し、２つのコンデンサの両端間
にインバータブリッジ５を接続し、インバータブリッジ
５の２つの出力線と両コンデンサ８ａ，８ｂの中点から
の線を連系リレー６を介して商用系統３の３線に接続す
る。インバータブリッジ５が損傷して交流直流混触が発
生したときに、各コンデンサをバイパスするダイオード
９ａ，９ｂに積極的に短絡電流を流し、電流検出器でそ
の電流を検出し過電流検出部２６で過電流と判定したと
き、ＰＷＭ制御部２３、リレー駆動部２７を制御してイ
ンバータブリッジ５を停止するとともに連系リレー６を
開放する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、太陽電池等の独立した
直流電源が発生する直流電力を交流電力に変換して、家
庭用，事務用の一般交流負荷あるいは既存の商用電力系
統に電力を供給するインバータ装置に関するものであ
る。
直流電源が発生する直流電力を交流電力に変換して、家
庭用，事務用の一般交流負荷あるいは既存の商用電力系
統に電力を供給するインバータ装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】この種のインバータ装置に関して従来か
ら採用されている方式として、複数個のスイッチング素
子により構成されるインバータブリッジと、直流電源と
商用電力系統または負荷との間を電気的に絶縁するため
の変圧器と、ローパスフィルタと前記インバータブリッ
ジを構成する複数個のスイッチング素子をオン／オフ制
御する制御回路で構成されたもので、前記変圧器として
商用周波トランスを用いる方式と、装置の小型化を考慮
して高周波トランスを用いる方式と、さらにはトランス
を用いないトランスレス方式とがある。
ら採用されている方式として、複数個のスイッチング素
子により構成されるインバータブリッジと、直流電源と
商用電力系統または負荷との間を電気的に絶縁するため
の変圧器と、ローパスフィルタと前記インバータブリッ
ジを構成する複数個のスイッチング素子をオン／オフ制
御する制御回路で構成されたもので、前記変圧器として
商用周波トランスを用いる方式と、装置の小型化を考慮
して高周波トランスを用いる方式と、さらにはトランス
を用いないトランスレス方式とがある。
【０００３】まず、商用周波トランスを用いた従来のイ
ンバータ装置では、商用変圧器は一次側が２線式、二次
側が単相３線式出力を有しており、単相３線式配電線と
容易に連系することができる。しかし、このようなイン
バータ装置の場合、３ｋＶＡから５ｋＶＡの商用変圧器
が必要であり、装置全体では非常に大きな外観形状にな
る上に、非常に重く扱いにくいものであった。
ンバータ装置では、商用変圧器は一次側が２線式、二次
側が単相３線式出力を有しており、単相３線式配電線と
容易に連系することができる。しかし、このようなイン
バータ装置の場合、３ｋＶＡから５ｋＶＡの商用変圧器
が必要であり、装置全体では非常に大きな外観形状にな
る上に、非常に重く扱いにくいものであった。
【０００４】他方、高周波トランスを用いた従来のイン
バータ装置では、太陽電池の直流側と商用系統の交流側
の絶縁手段として、商用変圧器に代えて高周波トランス
を用いているため、インバータ装置は大幅な小型軽量化
（容量比約１／４、重量比約１／５）を実現できる。し
かし、商用系統との連系に際して、インバータ装置の出
力線として２線しかとれないために、単相３線式配電線
との連系ができないという問題があった。
バータ装置では、太陽電池の直流側と商用系統の交流側
の絶縁手段として、商用変圧器に代えて高周波トランス
を用いているため、インバータ装置は大幅な小型軽量化
（容量比約１／４、重量比約１／５）を実現できる。し
かし、商用系統との連系に際して、インバータ装置の出
力線として２線しかとれないために、単相３線式配電線
との連系ができないという問題があった。
【０００５】ここで、第３の方式であるトランスレス方
式のインバータ装置の従来例を図３を用いて説明する。
太陽電池２ａ，２ｂは２つのブロックに分けられて、こ
の２つのブロックが直列に接続されている。そして、こ
の２つのブロックの中点が連系リレー（開閉器）６を介
して単相３線式配電線の商用系統３の中性線に接続され
ている。以上のように太陽電池２ａ，２ｂを２つのブロ
ックに分けているのは、中性線を挟んで商用系統３の第
１線であるｕ線、第２線であるｖ線に連系する際、ｕ線
と中性線間および中性線とｖ線間は同じ電位を有する必
要があるためであり、それぞれの線間の電位を得るため
に予め太陽電池の出力電圧が両方で同じとなるように２
つのブロックに分けているのである。
式のインバータ装置の従来例を図３を用いて説明する。
太陽電池２ａ，２ｂは２つのブロックに分けられて、こ
の２つのブロックが直列に接続されている。そして、こ
の２つのブロックの中点が連系リレー（開閉器）６を介
して単相３線式配電線の商用系統３の中性線に接続され
ている。以上のように太陽電池２ａ，２ｂを２つのブロ
ックに分けているのは、中性線を挟んで商用系統３の第
１線であるｕ線、第２線であるｖ線に連系する際、ｕ線
と中性線間および中性線とｖ線間は同じ電位を有する必
要があるためであり、それぞれの線間の電位を得るため
に予め太陽電池の出力電圧が両方で同じとなるように２
つのブロックに分けているのである。
【０００６】直列接続された２つのブロックの太陽電池
２ａ，２ｂから出力された直流電力は、逆流防止ダイオ
ード４を介して、４つのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４か
らなるインバータブリッジ（電力変換部）５でＰＷＭ
（パルス幅変調）制御され、交流電力に変換される。そ
して、連系リレー６、ＡＣフィルタ７ａ，７ｂを介して
単相３線式配電線の商用系統３のｕ線，ｖ線に供給され
る。以上の回路構成により、商用系統の単相３線式配電
線に対して同じ電気方式での連系が可能となっている。
また、ＡＣフィルタ７ａ，７ｂではＰＷＭ制御による高
調波成分が吸収され、インバータブリッジ５の前段には
インバータ装置１への入力電力の変動を抑える直流コン
デンサ１２ａ，１２ｂが接続され、また、インバータブ
リッジ５の後段には電流検出器１４が接続されている。
２ａ，２ｂから出力された直流電力は、逆流防止ダイオ
ード４を介して、４つのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４か
らなるインバータブリッジ（電力変換部）５でＰＷＭ
（パルス幅変調）制御され、交流電力に変換される。そ
して、連系リレー６、ＡＣフィルタ７ａ，７ｂを介して
単相３線式配電線の商用系統３のｕ線，ｖ線に供給され
る。以上の回路構成により、商用系統の単相３線式配電
線に対して同じ電気方式での連系が可能となっている。
また、ＡＣフィルタ７ａ，７ｂではＰＷＭ制御による高
調波成分が吸収され、インバータブリッジ５の前段には
インバータ装置１への入力電力の変動を抑える直流コン
デンサ１２ａ，１２ｂが接続され、また、インバータブ
リッジ５の後段には電流検出器１４が接続されている。
【０００７】また、制御回路２０においては、太陽電池
の出力電力は太陽電池出力電圧ＶINと出力電流ＩINとに
より検出され、最大点追尾制御部２１は最大電力となる
電流基準Ｉｍを出力する。この電流基準Ｉｍは電流検出
器１４で検出されたインバータ出力電流のフィードバッ
ク信号ＩOUT と比較され、電流制御器２２、ＰＷＭ制御
部２３により、その偏差がゼロとなるようにゲートドラ
イブ２５を介してインバータブリッジ５のスイッチング
素子Ｑ１〜Ｑ４をＰＷＭ制御する。これにより、インバ
ータ装置１は、結果的に太陽電池の最大点追尾制御を行
うことになる。
の出力電力は太陽電池出力電圧ＶINと出力電流ＩINとに
より検出され、最大点追尾制御部２１は最大電力となる
電流基準Ｉｍを出力する。この電流基準Ｉｍは電流検出
器１４で検出されたインバータ出力電流のフィードバッ
ク信号ＩOUT と比較され、電流制御器２２、ＰＷＭ制御
部２３により、その偏差がゼロとなるようにゲートドラ
イブ２５を介してインバータブリッジ５のスイッチング
素子Ｑ１〜Ｑ４をＰＷＭ制御する。これにより、インバ
ータ装置１は、結果的に太陽電池の最大点追尾制御を行
うことになる。
【０００８】なお、１１ａ，１１ｂは波形整形用のコン
デンサ、２４は三角波発生器である。
デンサ、２４は三角波発生器である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ここで、図３の従来例
のようにトランスを介さずに直流電源である太陽電池と
商用系統を接続する場合、太陽電池出力と商用系統の配
電線が絶縁されずに直接接続されることから、スイッチ
ング素子の破損等による事故時において直流と交流が混
触したときのことを考慮しておく必要がある。このよう
な事故時においては、入力コンデンサ１２ａ，１２ｂに
交流電圧が印加され、充放電を繰り返すうちに内部温度
が上昇し、最終的にはコンデンサ１２ａ，１２ｂがパン
クするという不具合が生じる。さらに、大きな直流成分
が交流出力に混入して商用系統へ流出するおそれがあ
り、柱上変圧器の偏磁現象などにより商用系統や他の需
要家に悪影響を及ぼすおそれがある。従来のインバータ
装置においては、以上のような不具合が考えられるにも
かかわらず、これに対する保護機能を有していなかっ
た。
のようにトランスを介さずに直流電源である太陽電池と
商用系統を接続する場合、太陽電池出力と商用系統の配
電線が絶縁されずに直接接続されることから、スイッチ
ング素子の破損等による事故時において直流と交流が混
触したときのことを考慮しておく必要がある。このよう
な事故時においては、入力コンデンサ１２ａ，１２ｂに
交流電圧が印加され、充放電を繰り返すうちに内部温度
が上昇し、最終的にはコンデンサ１２ａ，１２ｂがパン
クするという不具合が生じる。さらに、大きな直流成分
が交流出力に混入して商用系統へ流出するおそれがあ
り、柱上変圧器の偏磁現象などにより商用系統や他の需
要家に悪影響を及ぼすおそれがある。従来のインバータ
装置においては、以上のような不具合が考えられるにも
かかわらず、これに対する保護機能を有していなかっ
た。
【００１０】さらに、太陽電池について同じ電圧を出力
できるように２つのブロックに分け、ｕ線と中性線間あ
るいは中性線とｖ線間に供給するように回路構成してい
るが、太陽電池のセル個々の特性の差異、影がかかって
いるのとかかっていないのとの出力の差異、経年変化に
よる出力変化などの要因により、設計時に考慮したよう
に２つのブロックが必ずしも同電圧を出力するとは限ら
ない。このため、インバータ装置の単相３線出力におい
て、ｕ線（第１線）と中性線間、中性線とｖ線（第２
線）間で出力電圧の不平衡が生じるという不具合があっ
た。
できるように２つのブロックに分け、ｕ線と中性線間あ
るいは中性線とｖ線間に供給するように回路構成してい
るが、太陽電池のセル個々の特性の差異、影がかかって
いるのとかかっていないのとの出力の差異、経年変化に
よる出力変化などの要因により、設計時に考慮したよう
に２つのブロックが必ずしも同電圧を出力するとは限ら
ない。このため、インバータ装置の単相３線出力におい
て、ｕ線（第１線）と中性線間、中性線とｖ線（第２
線）間で出力電圧の不平衡が生じるという不具合があっ
た。
【００１１】本発明は、このような事情に鑑みて創案さ
れたものであって、小型軽量化が有利なトランスレス方
式のインバータ装置において、最近の新築住宅のほとん
どが受電している配電方式である低圧単相３線式配電線
にも同一の電気方式で、しかも出力不平衡の問題点も解
決した状態で連系でき、さらに太陽電池の直流電源側と
商用系統の交流電源側が混触事故を起こした際にも、人
的安全性を確保するとともに商用系統の電源品質を確保
できるようにすることを目的としている。
れたものであって、小型軽量化が有利なトランスレス方
式のインバータ装置において、最近の新築住宅のほとん
どが受電している配電方式である低圧単相３線式配電線
にも同一の電気方式で、しかも出力不平衡の問題点も解
決した状態で連系でき、さらに太陽電池の直流電源側と
商用系統の交流電源側が混触事故を起こした際にも、人
的安全性を確保するとともに商用系統の電源品質を確保
できるようにすることを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明に係るインバータ
装置は、太陽電池等の独立した直流電源に対して逆方向
接続の状態で並列に接続され互いには直列接続された２
つのダイオードと、これら２つのダイオードの両端間に
接続され直流を交流に変換する電力変換部とを備え、前
記電力変換部の出力２線をそれぞれ商用系統の単相３線
式配電線の第１線，第２線に接続し、前記両ダイオード
の中点を単相３線式配電線の中性線に接続し、入力側か
ら出力側までの適所に設けられ平時は閉じている開閉器
と、交流直流混触発生時に前記ダイオードを介して流れ
る過電流を検出する過電流検出手段と、過電流検出に基
づいて前記電力変換部を停止させるとともに前記開閉器
を開放する制御手段とを備えたことを特徴とするもので
ある。
装置は、太陽電池等の独立した直流電源に対して逆方向
接続の状態で並列に接続され互いには直列接続された２
つのダイオードと、これら２つのダイオードの両端間に
接続され直流を交流に変換する電力変換部とを備え、前
記電力変換部の出力２線をそれぞれ商用系統の単相３線
式配電線の第１線，第２線に接続し、前記両ダイオード
の中点を単相３線式配電線の中性線に接続し、入力側か
ら出力側までの適所に設けられ平時は閉じている開閉器
と、交流直流混触発生時に前記ダイオードを介して流れ
る過電流を検出する過電流検出手段と、過電流検出に基
づいて前記電力変換部を停止させるとともに前記開閉器
を開放する制御手段とを備えたことを特徴とするもので
ある。
【００１３】また、本発明に係るインバータ装置は、上
記構成において、前記２つのダイオードの各々に個別に
並列に接続され互いには直列接続された同容量の２つの
コンデンサを備え、各々のコンデンサに並列に接続され
た２つの抵抗とによってこれら２つのコンデンサの中点
に安定した中点電位を生成し、前記２つのコンデンサの
両端間に接続され直流を交流に変換する電力変換部を備
え、前記電力変換部の出力２線をそれぞれ商用系統の単
相３線式配電線の第１線，第２線に接続し、前記両コン
デンサの中点を単相３線式配電線の中性線に接続してあ
ることを特徴とするものである。
記構成において、前記２つのダイオードの各々に個別に
並列に接続され互いには直列接続された同容量の２つの
コンデンサを備え、各々のコンデンサに並列に接続され
た２つの抵抗とによってこれら２つのコンデンサの中点
に安定した中点電位を生成し、前記２つのコンデンサの
両端間に接続され直流を交流に変換する電力変換部を備
え、前記電力変換部の出力２線をそれぞれ商用系統の単
相３線式配電線の第１線，第２線に接続し、前記両コン
デンサの中点を単相３線式配電線の中性線に接続してあ
ることを特徴とするものである。
【００１４】
【作用】太陽電池を２つのブロックに分けるのではな
く、太陽電池は１ブロックとしその両端に互いに直列接
続された２つのダイオードを逆方向接続の状態で並列接
続してあるから、例えば電力変換部のスイッチング素子
の破壊によって交流と直流の混触事故が発生した場合、
前記逆方向接続のダイオードを介して混触時の短絡電流
を積極的に流し、その短絡電流を過電流検出手段で検出
して、電力変換部を停止しかつ開閉器を開放することに
より、太陽電池に交流電圧がかかるのを防止して事故か
らの保護を図り、人的安全性と商用系統電源品質を確保
する。
く、太陽電池は１ブロックとしその両端に互いに直列接
続された２つのダイオードを逆方向接続の状態で並列接
続してあるから、例えば電力変換部のスイッチング素子
の破壊によって交流と直流の混触事故が発生した場合、
前記逆方向接続のダイオードを介して混触時の短絡電流
を積極的に流し、その短絡電流を過電流検出手段で検出
して、電力変換部を停止しかつ開閉器を開放することに
より、太陽電池に交流電圧がかかるのを防止して事故か
らの保護を図り、人的安全性と商用系統電源品質を確保
する。
【００１５】また、２つのダイオードにそれぞれ同容量
のコンデンサを並列接続し、各コンデンサにそれぞれ抵
抗を並列接続し、両コンデンサの中点を単相３線式配電
線の中性線に接続したので、２つのコンデンサの中点に
安定した中点電位を生成できることになり、太陽電池の
個々のセルにバラツキがあったり、太陽電池の一部に影
がかかったりした場合でも、第１および第２の線間電圧
を平衡に保つことができ、最近の新築住宅で採用されて
いる低圧単相３線式配電線に対して同一電気方式で連系
することができる。また、電力変換部のスイッチング素
子の破壊によって交流と直流の混触事故が発生した場
合、各コンデンサに交流電圧がかかって異常昇温するこ
とを防止することができる。
のコンデンサを並列接続し、各コンデンサにそれぞれ抵
抗を並列接続し、両コンデンサの中点を単相３線式配電
線の中性線に接続したので、２つのコンデンサの中点に
安定した中点電位を生成できることになり、太陽電池の
個々のセルにバラツキがあったり、太陽電池の一部に影
がかかったりした場合でも、第１および第２の線間電圧
を平衡に保つことができ、最近の新築住宅で採用されて
いる低圧単相３線式配電線に対して同一電気方式で連系
することができる。また、電力変換部のスイッチング素
子の破壊によって交流と直流の混触事故が発生した場
合、各コンデンサに交流電圧がかかって異常昇温するこ
とを防止することができる。
【００１６】
【実施例】以下、本発明に係るインバータ装置の一実施
例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は実施例のト
ランスレス方式のインバータ装置の構成の一例を示す回
路図である。
例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は実施例のト
ランスレス方式のインバータ装置の構成の一例を示す回
路図である。
【００１７】インバータ装置１は、単一ブロックとされ
た太陽電池２と既存の単相３線式配電線の商用系統３と
の間に挿入され、太陽電池２で発電される直流電力を６
０／５０Ｈｚの交流電力に変換し、商用系統３に連系し
て、商用系統３および負荷（図示せず）に交流電力を供
給するものである。ここで、商用系統３の単相３線式配
電線の各線の名称を、図示のとおり、それぞれｕ線（第
１線），ｖ線（第２線），中性線（ｏ線）とする。
た太陽電池２と既存の単相３線式配電線の商用系統３と
の間に挿入され、太陽電池２で発電される直流電力を６
０／５０Ｈｚの交流電力に変換し、商用系統３に連系し
て、商用系統３および負荷（図示せず）に交流電力を供
給するものである。ここで、商用系統３の単相３線式配
電線の各線の名称を、図示のとおり、それぞれｕ線（第
１線），ｖ線（第２線），中性線（ｏ線）とする。
【００１８】インバータ装置１の構成について説明する
と、太陽電池２の出力のプラス線およびマイナス線のそ
れぞれに順方向に向けて逆流防止ダイオード４ａ，４ｂ
を介挿してある。これは、太陽電池２の出力が小さく
て、インバータ装置１の電圧が商用系統３の電圧に達し
ない場合に、商用系統３から太陽電池２に向かって電流
が逆に流れるのを防ぐためのものである。
と、太陽電池２の出力のプラス線およびマイナス線のそ
れぞれに順方向に向けて逆流防止ダイオード４ａ，４ｂ
を介挿してある。これは、太陽電池２の出力が小さく
て、インバータ装置１の電圧が商用系統３の電圧に達し
ない場合に、商用系統３から太陽電池２に向かって電流
が逆に流れるのを防ぐためのものである。
【００１９】また、インバータ装置１に入力された直流
電力は、プラス線，マイナス線に接続されスイッチング
素子Ｑ１〜Ｑ４で構成されるインバータブリッジ５に導
かれて直流から交流に電力変換される。このインバータ
ブリッジ（電力変換手段）５の出力２線は開閉器の一例
である連系リレー６および高調波成分吸収用のＡＣフィ
ルタ７ａ，７ｂを介して商用系統３の単相３線のうちｕ
線（第１線），ｖ線（第２線）に接続されている。
電力は、プラス線，マイナス線に接続されスイッチング
素子Ｑ１〜Ｑ４で構成されるインバータブリッジ５に導
かれて直流から交流に電力変換される。このインバータ
ブリッジ（電力変換手段）５の出力２線は開閉器の一例
である連系リレー６および高調波成分吸収用のＡＣフィ
ルタ７ａ，７ｂを介して商用系統３の単相３線のうちｕ
線（第１線），ｖ線（第２線）に接続されている。
【００２０】また、インバータブリッジ５の前段で直流
電源である太陽電池２に対して並列に２つのコンデンサ
（電解コンデンサ）８ａ，８ｂが直列接続の状態で接続
されており、この２つのコンデンサ８ａ，８ｂを同容量
とすることで、その中点がプラス線とマイナス線のちょ
うど中間電位をとるようにしてある。そして、２つのコ
ンデンサ８ａ，８ｂの中点からの線をインバータ装置１
の第３の出力線とし、連系リレー６を介して商用系統３
の単相３線式配電線の中性線（ｏ線）に接続してある。
また、２つのコンデンサ８ａ，８ｂの中点における電位
を安定させるために、各コンデンサ８ａ，８ｂにそれぞ
れ並列に同一抵抗値の高抵抗１０ａ，１０ｂを接続して
ある。
電源である太陽電池２に対して並列に２つのコンデンサ
（電解コンデンサ）８ａ，８ｂが直列接続の状態で接続
されており、この２つのコンデンサ８ａ，８ｂを同容量
とすることで、その中点がプラス線とマイナス線のちょ
うど中間電位をとるようにしてある。そして、２つのコ
ンデンサ８ａ，８ｂの中点からの線をインバータ装置１
の第３の出力線とし、連系リレー６を介して商用系統３
の単相３線式配電線の中性線（ｏ線）に接続してある。
また、２つのコンデンサ８ａ，８ｂの中点における電位
を安定させるために、各コンデンサ８ａ，８ｂにそれぞ
れ並列に同一抵抗値の高抵抗１０ａ，１０ｂを接続して
ある。
【００２１】そして、２つのコンデンサ８ａ，８ｂのそ
れぞれに並列にダイオード９ａ，９ｂを接続している。
コンデンサ８ａに並列接続のダイオード９ａは中点から
プラス線に向かって順方向に接続され、コンデンサ８ｂ
に並列接続のダイオード９ｂはマイナス線から中点に向
かって順方向に接続されている。つまり、コンデンサ８
ａ，８ｂからみれば、ダイオード９ａ，９ｂは逆方向接
続の状態となっている。インバータブリッジ５の後段に
おいて、ｖ線と結ぶ線上に電流検出器１４ａが挿入さ
れ、中性線と結ぶ線上に電流検出器１４ｂが挿入されて
いる。
れぞれに並列にダイオード９ａ，９ｂを接続している。
コンデンサ８ａに並列接続のダイオード９ａは中点から
プラス線に向かって順方向に接続され、コンデンサ８ｂ
に並列接続のダイオード９ｂはマイナス線から中点に向
かって順方向に接続されている。つまり、コンデンサ８
ａ，８ｂからみれば、ダイオード９ａ，９ｂは逆方向接
続の状態となっている。インバータブリッジ５の後段に
おいて、ｖ線と結ぶ線上に電流検出器１４ａが挿入さ
れ、中性線と結ぶ線上に電流検出器１４ｂが挿入されて
いる。
【００２２】また、制御回路２０においては、太陽電池
２の出力電力が出力電圧ＶINと出力電流ＩINとによって
検出され、最大点追尾制御部２１は最大電力となる電流
基準Ｉｍを出力する。電流検出器１４ａで検出されたイ
ンバータ出力電流のフィードバック信号ＩOUT は電流基
準Ｉｍと比較され、電流制御器２２、ＰＷＭ制御部２３
によりその偏差がゼロとなるようにゲートドライブ２５
を介してインバータブリッジ５をＰＷＭ制御する。これ
により、インバータ装置１は、結果的に太陽電池２の最
大点追尾制御を行うことになる。なお、スイッチング素
子Ｑ１〜Ｑ４としては、例えばＩＧＢＴ素子（絶縁ゲー
トバイポーラトランジスタ）を用いることができる。ま
た、図中、１１ａ，１１ｂは波形整形用のコンデンサ、
２４は三角波発生器である。
２の出力電力が出力電圧ＶINと出力電流ＩINとによって
検出され、最大点追尾制御部２１は最大電力となる電流
基準Ｉｍを出力する。電流検出器１４ａで検出されたイ
ンバータ出力電流のフィードバック信号ＩOUT は電流基
準Ｉｍと比較され、電流制御器２２、ＰＷＭ制御部２３
によりその偏差がゼロとなるようにゲートドライブ２５
を介してインバータブリッジ５をＰＷＭ制御する。これ
により、インバータ装置１は、結果的に太陽電池２の最
大点追尾制御を行うことになる。なお、スイッチング素
子Ｑ１〜Ｑ４としては、例えばＩＧＢＴ素子（絶縁ゲー
トバイポーラトランジスタ）を用いることができる。ま
た、図中、１１ａ，１１ｂは波形整形用のコンデンサ、
２４は三角波発生器である。
【００２３】各電流検出器１４ａ，１４ｂは過電流検出
部２６に接続され、過電流検出部２６が過電流を検出し
たとき、ＰＷＭ制御部２３に停止信号を供給するととも
に、リレー駆動部２７にオフ信号を供給するようになっ
ている。
部２６に接続され、過電流検出部２６が過電流を検出し
たとき、ＰＷＭ制御部２３に停止信号を供給するととも
に、リレー駆動部２７にオフ信号を供給するようになっ
ている。
【００２４】次に、上記構成のインバータ装置の動作を
説明する。ＰＷＭ制御部２３およびゲートドライブ２５
により、インバータブリッジ５を構成する４つのスイッ
チング素子Ｑ１〜Ｑ４のゲート端子を、高周波キャリア
（２０ｋＨｚ）を用いて正弦波ＰＷＭ変調を施したパル
ス列信号をもってオン／オフ制御することにより、太陽
電池２で発電された直流電力は、キャリア周波数でオン
／オフを繰り返す正弦波信号と同一の周波数をもつＰＷ
Ｍ変調されたパルス列電圧（５０／６０Ｈｚ）に変換さ
れる。２つの直列接続されたコンデンサ８ａ，８ｂの中
点が商用系統３の単相３線式配電線の中性線に接続され
ていることによって、中点からの線とインバータブリッ
ジ５の第１の出力線との間、中点からの線とインバータ
ブリッジ５の第２の出力線との間、インバータブリッジ
５の第１の出力線と第２の出力線との間の合わせて３つ
の線間電圧が発生する。これらはともにＰＷＭ変調され
たパルス列電圧であり、発生する電位は中点からの線と
インバータブリッジ５の第１の出力線との間の電位と、
中点からの線とインバータブリッジ５の第２の出力線と
の間の電位とは互いに等しく、これらに比べて、第１の
出力線と第２の出力線との間の電位は２倍となる。
説明する。ＰＷＭ制御部２３およびゲートドライブ２５
により、インバータブリッジ５を構成する４つのスイッ
チング素子Ｑ１〜Ｑ４のゲート端子を、高周波キャリア
（２０ｋＨｚ）を用いて正弦波ＰＷＭ変調を施したパル
ス列信号をもってオン／オフ制御することにより、太陽
電池２で発電された直流電力は、キャリア周波数でオン
／オフを繰り返す正弦波信号と同一の周波数をもつＰＷ
Ｍ変調されたパルス列電圧（５０／６０Ｈｚ）に変換さ
れる。２つの直列接続されたコンデンサ８ａ，８ｂの中
点が商用系統３の単相３線式配電線の中性線に接続され
ていることによって、中点からの線とインバータブリッ
ジ５の第１の出力線との間、中点からの線とインバータ
ブリッジ５の第２の出力線との間、インバータブリッジ
５の第１の出力線と第２の出力線との間の合わせて３つ
の線間電圧が発生する。これらはともにＰＷＭ変調され
たパルス列電圧であり、発生する電位は中点からの線と
インバータブリッジ５の第１の出力線との間の電位と、
中点からの線とインバータブリッジ５の第２の出力線と
の間の電位とは互いに等しく、これらに比べて、第１の
出力線と第２の出力線との間の電位は２倍となる。
【００２５】以上のようにして、インバータブリッジ５
の出力は、連系リレー６を介して、前記中点からの線と
インバータブリッジ５の出力２線との間にそれぞれ上下
対称に配置されたＡＣフィルタ７ａ，７ｂによって高調
波成分が除去・平滑され、コンデンサ１１ａ，１１ｂに
より波形整形された商用周波数交流電圧波形および電流
波形を得ることができる。ここで、ＡＣフィルタ７ａか
らの出力線と中点からの線との間の電圧を第１線間電圧
Ａとし、ＡＣフィルタ７ｂからの出力線と中点からの線
との間の電圧を第２線間電圧Ｂとし、両ＡＣフィルタ７
ａ，７ｂからの出力線間の電圧を第３線間電圧Ｃとする
と、各線間電圧Ａ，Ｂ，Ｃは図２のようになる。
の出力は、連系リレー６を介して、前記中点からの線と
インバータブリッジ５の出力２線との間にそれぞれ上下
対称に配置されたＡＣフィルタ７ａ，７ｂによって高調
波成分が除去・平滑され、コンデンサ１１ａ，１１ｂに
より波形整形された商用周波数交流電圧波形および電流
波形を得ることができる。ここで、ＡＣフィルタ７ａか
らの出力線と中点からの線との間の電圧を第１線間電圧
Ａとし、ＡＣフィルタ７ｂからの出力線と中点からの線
との間の電圧を第２線間電圧Ｂとし、両ＡＣフィルタ７
ａ，７ｂからの出力線間の電圧を第３線間電圧Ｃとする
と、各線間電圧Ａ，Ｂ，Ｃは図２のようになる。
【００２６】２つのコンデンサ８ａ，８ｂを同一容量と
してあることで、第１線間電圧Ａと第２線間電圧Ｂとが
互いに等しくなり、また、第３線間電圧Ｃは、第１線間
電圧Ａまたは第２線間電圧Ｂの２倍の電圧値を有するこ
ととなり、太陽電池出力の直流電圧に対して、第１線間
電圧Ａおよび第２線間電圧Ｂをそれぞれ１００Ｖ、第３
線間電圧Ｃを２００Ｖとするように、太陽電池出力電圧
を設定することによって、本インバータ装置１はトラン
スレス方式で装置の小型軽量化を実現するとともに、イ
ンバータ装置１の出力としてｕ線，ｏ線（中性線），ｖ
線の３線を有し、それぞれの線間電圧が商用系統３の単
相３線式配電線と連系可能な線間電圧となっているた
め、商用系統３の単相３線式配電線と同一電気方式での
系統連系が可能となる。
してあることで、第１線間電圧Ａと第２線間電圧Ｂとが
互いに等しくなり、また、第３線間電圧Ｃは、第１線間
電圧Ａまたは第２線間電圧Ｂの２倍の電圧値を有するこ
ととなり、太陽電池出力の直流電圧に対して、第１線間
電圧Ａおよび第２線間電圧Ｂをそれぞれ１００Ｖ、第３
線間電圧Ｃを２００Ｖとするように、太陽電池出力電圧
を設定することによって、本インバータ装置１はトラン
スレス方式で装置の小型軽量化を実現するとともに、イ
ンバータ装置１の出力としてｕ線，ｏ線（中性線），ｖ
線の３線を有し、それぞれの線間電圧が商用系統３の単
相３線式配電線と連系可能な線間電圧となっているた
め、商用系統３の単相３線式配電線と同一電気方式での
系統連系が可能となる。
【００２７】さらに、ダイオード９ａ，９ｂがプラス線
からマイナス線に向かって逆方向に挿入されているた
め、通常運転時において、直流電源である太陽電池２か
らの出力がこのダイオード９ａ，９ｂに流れることはな
い。万一、インバータブリッジ５を構成しているスイッ
チング素子Ｑ１〜Ｑ４の一部または全部が短絡等により
破損した場合、太陽電池２側の直流と商用系統３側の交
流が混触し、ダイオード９ａ，９ｂに交流電圧がかか
り、商用系統３から短絡電流が流れることになる。
からマイナス線に向かって逆方向に挿入されているた
め、通常運転時において、直流電源である太陽電池２か
らの出力がこのダイオード９ａ，９ｂに流れることはな
い。万一、インバータブリッジ５を構成しているスイッ
チング素子Ｑ１〜Ｑ４の一部または全部が短絡等により
破損した場合、太陽電池２側の直流と商用系統３側の交
流が混触し、ダイオード９ａ，９ｂに交流電圧がかか
り、商用系統３から短絡電流が流れることになる。
【００２８】すなわち、例えばスイッチング素子Ｑ１が
短絡したときは、スイッチング素子Ｑ１、ＡＣフィルタ
７ａ、ｕ線、中性線、電流検出器１４ｂ、中点、ダイオ
ード９ａ、スイッチング素子Ｑ１という閉回路が形成さ
れ、この閉回路に短絡電流が流れる。スイッチング素子
Ｑ３が短絡したときは、スイッチング素子Ｑ３、ＡＣフ
ィルタ７ｂ、ｖ線、中性線、電流検出器１４ｂ、中点、
ダイオード９ａ、スイッチング素子Ｑ３という閉回路が
形成され、この閉回路に短絡電流が流れる。また、スイ
ッチング素子Ｑ２が短絡したときは、スイッチング素子
Ｑ２、ダイオード９ｂ、中点、電流検出器１４ｂ、中性
線、ｕ線、ＡＣフィルタ７ａ、スイッチング素子Ｑ２と
いう閉回路が形成され、スイッチング素子Ｑ４が短絡し
たときは、スイッチング素子Ｑ４、ダイオード９ｂ、中
点、電流検出器１４ｂ、中性線、ｖ線、ＡＣフィルタ７
ｂ、スイッチング素子Ｑ４という閉回路が形成され、そ
れぞれの閉回路に短絡電流が流れる。このため、中性線
またはｖ線（もしくはｕ線）に設けた電流検出器１４
ａ，１４ｂに積極的に短絡電流を流すことになり、この
短絡電流を制御回路２０における過電流検出部２６で検
出して、ＰＷＭ制御部２３およびゲートドライブ２５を
介してインバータブリッジ５を停止するとともに、リレ
ー駆動部２７を介して連系リレー６を開放する。これに
より、太陽電池２あるいはコンデンサ８ａ，８ｂに交流
電圧がかかるのを防止するとともに、商用系統３への直
流成分の流出を防止し、太陽電池の直流電源側と商用系
統の交流電源側とが混触した場合の人的安全性を確保
し、商用系統の電源品質を確保することができる。
短絡したときは、スイッチング素子Ｑ１、ＡＣフィルタ
７ａ、ｕ線、中性線、電流検出器１４ｂ、中点、ダイオ
ード９ａ、スイッチング素子Ｑ１という閉回路が形成さ
れ、この閉回路に短絡電流が流れる。スイッチング素子
Ｑ３が短絡したときは、スイッチング素子Ｑ３、ＡＣフ
ィルタ７ｂ、ｖ線、中性線、電流検出器１４ｂ、中点、
ダイオード９ａ、スイッチング素子Ｑ３という閉回路が
形成され、この閉回路に短絡電流が流れる。また、スイ
ッチング素子Ｑ２が短絡したときは、スイッチング素子
Ｑ２、ダイオード９ｂ、中点、電流検出器１４ｂ、中性
線、ｕ線、ＡＣフィルタ７ａ、スイッチング素子Ｑ２と
いう閉回路が形成され、スイッチング素子Ｑ４が短絡し
たときは、スイッチング素子Ｑ４、ダイオード９ｂ、中
点、電流検出器１４ｂ、中性線、ｖ線、ＡＣフィルタ７
ｂ、スイッチング素子Ｑ４という閉回路が形成され、そ
れぞれの閉回路に短絡電流が流れる。このため、中性線
またはｖ線（もしくはｕ線）に設けた電流検出器１４
ａ，１４ｂに積極的に短絡電流を流すことになり、この
短絡電流を制御回路２０における過電流検出部２６で検
出して、ＰＷＭ制御部２３およびゲートドライブ２５を
介してインバータブリッジ５を停止するとともに、リレ
ー駆動部２７を介して連系リレー６を開放する。これに
より、太陽電池２あるいはコンデンサ８ａ，８ｂに交流
電圧がかかるのを防止するとともに、商用系統３への直
流成分の流出を防止し、太陽電池の直流電源側と商用系
統の交流電源側とが混触した場合の人的安全性を確保
し、商用系統の電源品質を確保することができる。
【００２９】従来例のように太陽電池２を２つのブロッ
クに分けてその中点をコンデンサ８ａ，８ｂの中点に接
続するのではなく、太陽電池２を単一のブロックとして
両コンデンサ８ａ，８ｂに接続したので、そして、その
コンデンサ８ａ，８ｂの容量を互いに等しくするととも
に、コンデンサ８ａ，８ｂの中点と商用系統３の中性線
とを接続したので、太陽電池２の一部に影がかかった場
合でも、第１線間電圧Ａと第２線間電圧Ｂとを常に互い
に同一に保つことができる。
クに分けてその中点をコンデンサ８ａ，８ｂの中点に接
続するのではなく、太陽電池２を単一のブロックとして
両コンデンサ８ａ，８ｂに接続したので、そして、その
コンデンサ８ａ，８ｂの容量を互いに等しくするととも
に、コンデンサ８ａ，８ｂの中点と商用系統３の中性線
とを接続したので、太陽電池２の一部に影がかかった場
合でも、第１線間電圧Ａと第２線間電圧Ｂとを常に互い
に同一に保つことができる。
【００３０】上記実施例では、インバータ装置１内でイ
ンバータブリッジ５とＡＣフィルタ７ａ，７ｂとの間に
連系リレー６を挿入して直流側と交流側の切り離しを行
っているが、インバータ装置１における前記第１の出力
線、第２の出力線、第３の出力線に、あるいはダイオー
ド９ａ，９ｂとインバータブリッジ５との間におけるプ
ラス線、マイナス線、中点からの線にそれぞれ電流ヒュ
ーズを挿入して、過電流時に電流ヒューズを溶断するこ
とで保護を図ることも可能である。さらに、インバータ
装置１と太陽電池２との間、または、インバータ装置１
と商用系統３との間のいずれかに開閉器を設け、この開
閉器を電流検出器による過電流検出信号に基づいて開放
するように構成してもよい。
ンバータブリッジ５とＡＣフィルタ７ａ，７ｂとの間に
連系リレー６を挿入して直流側と交流側の切り離しを行
っているが、インバータ装置１における前記第１の出力
線、第２の出力線、第３の出力線に、あるいはダイオー
ド９ａ，９ｂとインバータブリッジ５との間におけるプ
ラス線、マイナス線、中点からの線にそれぞれ電流ヒュ
ーズを挿入して、過電流時に電流ヒューズを溶断するこ
とで保護を図ることも可能である。さらに、インバータ
装置１と太陽電池２との間、または、インバータ装置１
と商用系統３との間のいずれかに開閉器を設け、この開
閉器を電流検出器による過電流検出信号に基づいて開放
するように構成してもよい。
【００３１】
【発明の効果】本発明に係るインバータ装置によれば、
太陽電池を２つのブロックに分けるのではなく、太陽電
池は１ブロックとしその両端に互いに直列接続された２
つのダイオードを逆方向接続の状態で並列接続してある
から、例えば電力変換部のスイッチング素子の破壊によ
って交流と直流の混触事故が発生した場合、前記逆方向
接続のダイオードを介して混触時の短絡電流を積極的に
流し、その短絡電流を過電流検出手段で検出して、電力
変換部を停止しかつ開閉器を開放することにより、太陽
電池に交流電圧がかかるのを防止して事故からの保護を
図り、人的安全性と商用系統電源品質を確保することが
できる。
太陽電池を２つのブロックに分けるのではなく、太陽電
池は１ブロックとしその両端に互いに直列接続された２
つのダイオードを逆方向接続の状態で並列接続してある
から、例えば電力変換部のスイッチング素子の破壊によ
って交流と直流の混触事故が発生した場合、前記逆方向
接続のダイオードを介して混触時の短絡電流を積極的に
流し、その短絡電流を過電流検出手段で検出して、電力
変換部を停止しかつ開閉器を開放することにより、太陽
電池に交流電圧がかかるのを防止して事故からの保護を
図り、人的安全性と商用系統電源品質を確保することが
できる。
【００３２】また、２つのダイオードにそれぞれ同容量
のコンデンサを並列接続し、各コンデンサにそれぞれ抵
抗を並列接続し、両コンデンサの中点を単相３線式配電
線の中性線に接続することにより、２つのコンデンサの
中点に安定した中点電位を生成できることになり、太陽
電池の個々のセルにバラツキがあったり、太陽電池の一
部に影がかかったりした場合でも、第１および第２の線
間電圧を平衡に保つことができ、最近の新築住宅で採用
されている低圧単相３線式配電線に対して同一電気方式
で連系することができる。また、電力変換部のスイッチ
ング素子の破壊によって交流と直流の混触事故が発生し
た場合、各コンデンサに交流電圧がかかって異常昇温す
ることを防止することができる。
のコンデンサを並列接続し、各コンデンサにそれぞれ抵
抗を並列接続し、両コンデンサの中点を単相３線式配電
線の中性線に接続することにより、２つのコンデンサの
中点に安定した中点電位を生成できることになり、太陽
電池の個々のセルにバラツキがあったり、太陽電池の一
部に影がかかったりした場合でも、第１および第２の線
間電圧を平衡に保つことができ、最近の新築住宅で採用
されている低圧単相３線式配電線に対して同一電気方式
で連系することができる。また、電力変換部のスイッチ
ング素子の破壊によって交流と直流の混触事故が発生し
た場合、各コンデンサに交流電圧がかかって異常昇温す
ることを防止することができる。
【図１】本発明の一実施例に係るインバータ装置のブロ
ック回路図である。
ック回路図である。
【図２】実施例のインバータ装置で得られる各部の電圧
波形図である。
波形図である。
【図３】従来例のインバータ装置のブロック回路図であ
る。
る。
１……インバータ装置 ２……太陽電池 ３……商用系統 ５……インバータブリッジ ６……連系リレー（開閉器） ８ａ…コンデンサ ８ｂ…コンデンサ ９ａ…ダイオード ９ｂ…ダイオード １４ａ…電流検出器 １４ｂ…電流検出器 ２０……制御回路 ２３……ＰＷＭ制御部 ２５……ゲートドライブ ２６……過電流検出部 ２７……リレー駆動部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０２Ｈ 7/122 Ｚ Ｈ０２Ｊ 3/38 Ｒ 9470−5Ｇ (72)発明者 中田 浩史 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 藤井 哲 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 太陽電池等の独立した直流電源に対して
逆方向接続の状態で並列に接続され互いには直列接続さ
れた２つのダイオードと、これら２つのダイオードの両
端間に接続され直流を交流に変換する電力変換部とを備
え、前記電力変換部の出力２線をそれぞれ商用系統の単
相３線式配電線の第１線，第２線に接続し、前記両ダイ
オードの中点を単相３線式配電線の中性線に接続し、入
力側から出力側までの適所に設けられ平時は閉じている
開閉器と、交流直流混触発生時に前記ダイオードを介し
て流れる過電流を検出する過電流検出手段と、過電流検
出に基づいて前記電力変換部を停止させるとともに前記
開閉器を開放する制御手段とを備えたことを特徴とする
インバータ装置。 - 【請求項２】 前記２つのダイオードの各々に個別に並
列に接続され互いには直列接続された同容量の２つのコ
ンデンサを備え、各々のコンデンサに並列に接続された
２つの抵抗とによってこれら２つのコンデンサの中点に
安定した中点電位を生成し、前記２つのコンデンサの両
端間に接続され直流を交流に変換する電力変換部を備
え、前記電力変換部の出力２線をそれぞれ商用系統の単
相３線式配電線の第１線，第２線に接続し、前記両コン
デンサの中点を単相３線式配電線の中性線に接続してあ
ることを特徴とする請求項１に記載のインバータ装置。 - 【請求項３】 電力変換部が４つのスイッチング素子の
ブリッジからなるインバータブリッジであり、このイン
バータブリッジの出力２線が高調波成分吸収用のＡＣフ
ィルタを介して単相３線式配電線の第１線，第２線に接
続され、開閉器が前記インバータブリッジと前記ＡＣフ
ィルタとの間に挿入されている請求項１または請求項２
に記載のインバータ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23115194A JP3245504B2 (ja) | 1994-09-27 | 1994-09-27 | インバータ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23115194A JP3245504B2 (ja) | 1994-09-27 | 1994-09-27 | インバータ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0898549A true JPH0898549A (ja) | 1996-04-12 |
| JP3245504B2 JP3245504B2 (ja) | 2002-01-15 |
Family
ID=16919097
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23115194A Expired - Fee Related JP3245504B2 (ja) | 1994-09-27 | 1994-09-27 | インバータ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3245504B2 (ja) |
Cited By (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| EP1039621A2 (en) * | 1999-03-24 | 2000-09-27 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Photovoltaic power generation device |
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| JP2010536163A (ja) * | 2007-08-03 | 2010-11-25 | アドバンスド エナジー インダストリーズ， インコーポレイテッド | 複数の光起電力アレイを結合するシステム、方法および装置 |
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| KR101110314B1 (ko) * | 2010-04-13 | 2012-02-29 | 유비링크(주) | 정류기 |
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| JP2015002657A (ja) * | 2013-06-18 | 2015-01-05 | シャープ株式会社 | インバータ装置 |
| US9172296B2 (en) | 2007-05-23 | 2015-10-27 | Advanced Energy Industries, Inc. | Common mode filter system and method for a solar power inverter |
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